1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ 1.1 Цель изучения дисциплины Изучение работы конструкций и их соединений из древесины, пластмасс, фанеры. Уметь проектировать несущие и ограждающие конструкции из изучаемых материалов. Обеспечивать правильную эксплуатацию данных конструкций с учетом достоинств и недостатков материалов для их изготовления. 1.2 Задачи изучения дисциплины Основной задачей изучения дисциплины «Конструкции из дерева и пластмасс» является реализация требований, установленных в государственном стандарте высшего профессионального образования. 2 ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Инженер должен знать свойства изучаемых материалов, их достоинства и недостатки, возможности использования, область применения и правила эксплуатации. Уметь самостоятельно запроектировать следующие конструкции: балки, фермы, колонны, плиты покрытия, перекрытия, подвесные потолки, стеновые панели, узлы сопряжения конструкций, узлы применения к фундаменту. Перечень дисциплин, усвоение которых студентами необходимо для изучения данной дисциплины Наименование дисциплины Наименование разделов /тем/ Строительная механика Методы расчета Проектирование и строительство в сейсми- Методы расчета ческих районах Строительные материалы Строительные материалы на основе древесины Архитектурные конструкции Решения зданий Технология, организация и механизация Производство строительных работ строительного производства 3 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Тема 1 1.1 Введение. Краткий исторический обзор развития деревянных и пластмассовых конструкций в России и за рубежом. 1.2 Древесные породы, строение древесины хвойных пород. Хим. состав. Пороки древесины. 1.3 Синтетические смолы. Основные компоненты пластмасс и древесных пластиков. Виды пластмасс и древ. пластиков, применение в строительстве. Тема 2 1.4 Физические, механические и технологические свойства древесины и пластмасс. 2.1 Сопротивление разрушению и деформирование древесины и пластмасс при длительном действии нагрузок. 2.2. Влажность древесины и снижение ее вредных влияний. Меры защиты древесины от поражения биологического, и от огня. Достоинства и недостатки древесины и пластмасс, как конструкционных строительных материалов. Соединение древесины сращиванием, сплачиванием под углом: врубки, упоры, нагельные соединения, клеевые соединения. Тема 3 3.1 Принципы расчета деревянных и пластмассовых конструкций по предельным состояниям. Нормирование расчетных сопротивлений материалов для КДиП. 3.2 Расчет элементов деревянных и пластмассовых конструкций по предельным состояниям I и II группы. Расчет растянутых, сжатых, изгибаемых, косо изгибаемых, сжато изгибаемых, растянуто изгибаемых элементов, расчет древесины на смятие и скалывание. Тема 4 4.1 Виды соединений и их классификация, требования к ним. Основные положения расчета. 4.2 Контактные соединения. Соединения на лобовой вырубке. Соединение на шпонах. 4.3 Соединения на пластинчатых и цилиндрических нагелях, и на гвоздях. 4.4 Соединения на зубчатых пластинах, на растянутых связях. Соединение на клеях и вклеенных стержнях. Основные формы плоскостных конструкций, их технико-экономические показатели. Тема 5 5.1 Дощатые настилы: разреженный, двойной перекрестный, клеефанерные настилы; плиты с деревянным каркасом и обшивками из асбестоцементных листов, из пластмассы. 5.2 Настилы перекрытий, подшивки потолков, обшивки стен. Пластмассовые настилы: сплошные трехслойные, прозрачные настилы и стены. 5.3 Элементы деревянных конструкций составного сечения на податливых связях. Тема 6 6.1 Деревянные балки: цельнодеревянные, балки покрытий, однопролетные прогоны, дощатогвоздевые спаренные прогоны, балки перекрытий, клеедеревянные балки, клеефанерные балки, составные балки. Тема 7 7.1 Деревянные арки и рамы. Клеедеревянные арки, сегментные арки без затяжек и с затяжками, узловые соединения арок– опорные и коньковые узлы. 7.2 Рамы деревянные– гнутоклееная трехшарнирная рама, ломанноклееная, с подкосами, двухшарнирная клеедеревянная рама с жесткими опорными узлами, двухшарнирная клеедеревянная рама с шарнирными опорными узлами. Узлы рам: опорные, карнизные, коньковые. Цельнодеревянные рамы. 7.3 Принципы расчета конструкций, выполненных из нескольких различных материалов. Клеефанерные плиты покрытия. Трехслойные панели и плиты с применением пластмасс и асбестоцемента. Тема 8 8.1 Деревянные фермы. Клеедеревянные: треугольные, сегментные, пятиугольные. Цельнодеревянные: брусчатые фермы. 8.2 Узлы деревянных ферм, узлы клеедеревянных ферм. Тема 9 9.1 Деревянные стойки: цельнодеревянные, составные, клеедеревянные, решетчатые. (Постоянного и переменного сечения). Тема 10 10.1 Анкерное крепление стойки к фундаменту: жесткое с анкерными столиками, с вклеенными стальными стержнями. Основные системы связей и их расчет Тема 11 11.1 Обеспечение пространственной устойчивости конструкции: устройство скатных поперечных и продольных связей, устройство вертикальных поперечных связей, установка распорок. 11.2 Использование жесткости покрытия. Работа плоскостных конструкций при монтаже. Тема 12 12.1 Основные фермы и конструктивные особенности пространственных конструкций из дерева и пластмасс. 12.2 Распорные связи. Купола. Оболочки. Структурные конструкции. Тема 13 13.1 Ремонт и усиление несущих элементов КДиП при реставрации и реконструкции зданий, сооружений и памятников архитектуры. 4 ПРАКТИЧЕСКИЕ (СЕМИНАРСКИЕ) ЗАНЯТИЯ Номер зан. Тема занятия Компоновка здания с деревянным каркасом. Подбор сечения плиты покрытия. Компоновка здания, установка связей. Расчет ограждающих конструкций покрытия: плит, 6,7 настилов. 8,9 Расчет деревянных балок, прогонов, строения. 10,11 Расчет ферм. 12,13 Расчет арок и рам. 14 Расчет стоек рам. Расчет анкерного применения колонн и стоек к фунда15 ментам. Итого 1 2,3 4,5 Объѐм в часах по форме обучения очная заочная 2 2 4 2 4 2 4 2 4 4 4 4 4 34 8 5 ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ Номер зан. 1 2 3 4 Наименование лабораторной работы (занятия) Испытание нагельных соединений на цилиндрических нагелях. Испытание соединений на гвоздях. Клеевое соединение – испытание, определение коэффициента непроклея Испытание соединения на лобовой врубке с одним зубом. Испытание на статический изгиб фрагмента трехслойной панели. Испытание деревянной клееной балки состояния на статический изгиб Испытание клееной балки с фанерной стенкой на статический изгиб. Итого 6 РАСЧЁТНО–ГРАФИЧЕСКИЕ РАБОТЫ Рабочей программой по данной дисциплине выполнение не предусмотрено 7 КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ Рабочей программой по данной дисциплине выполнение не предусмотрено Объѐм в часах по формам обучения очная 1 1 1 1 1 1 2 8 8 КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ Тема проекта – «Деревянное покрытие здания». Задачи проектирования и краткое содержание курсового проекта Наименование раздела проекта Определение типа покрытия в соответствии с расчетной схемой здания. Сбор нагрузок на покрытия. Расчет клеефанерной плиты покрытия. Разработка модификаций плит покрытия (под различные кровли: асбоцементную, рулонную, металлический настил, пластмассовые плиты). Расчет косого защитного настила, обрешетки. Расчет прогонов разрезного и неразрезного. Компоновка здания, установка связей в покрытии. Расчет ферм (треугольной) из брусьев и клееных элементов с металлическими стержнями. Конструкции узлов верхнего, нижнего поясов, опорный и коньковый узлы, их расчет. Особенности расчета арочных конструкций Расчет узлов арочных покрытий. Особенности расчета ферм Клееные рамы - расчет и конструкция рам из прямолинейных и гнутых элементов, узлы крепления. Расчет клееных стоек для несущих конструкций покрытия. Конструкции узлов опирания клееных стоек. Оформление пояснительной записки и чертежа Объем курсового проекта: пояснительная записка 25 30 листов, чертеж 1 лист формата А-1. 9 ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ (УЧЕБНАЯ) ПРАКТИКА Рабочей программой по данной дисциплине выполнение не предусмотрено 10 САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ ПОД КОНТРОЛЕМ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ 10.1 Виды и объём самостоятельной работы Вид самостоятельной работы 1 Самостоятельное изучение отдельных тем (вопросов) Механическая обработка древесины. Пиловочное сырье и способы распиловки древесины. Сушка древесины, контроль за состоянием древесины во время сушки. Шероховатость поверхности древесины, припуски на механическую обработку. 2 Подготовка рефератов по индивидуальным заданиям 3 Подготовка докладов на семинары и конференции и выполнение студенческой научной работы (по тематике изучаемой дисциплины) Всего Форма контроля часов Оч- Заоч ное очное 24 66 Опрос на занятиях 10 10 4 Другие виды самостоятельной работы 10 Общий объѐм 54 Защита реферата Выступление с докладом на студенческой, научной конференции факультета Подготовка тематических плакатов и планшетов 64 130 10.2 Задания для самостоятельной работы: 1. Перечень вопросов для самостоятельной работы студентов Вопросы Ответы 1 Стандартные размеры пиленых лесоматериалов 1) 3.00 м, 3.25 м, 3.50 м, 3.75 м, 4.00 м; 2) 3.10 м, 3.20 м, 3.30 м, 3.40 м, 3.50 м; 3) 3.00 м, 3.15 м, 3.30 м, 3.45 м, 3.60 м. 2 Древесина по сортам распределяется в зависи1) прочности, 2) деформативности, 3) помости от: роков, 4) вида (хвойная, лиственная). 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Стандартная влажность древесины: Перечислить виды мероприятий по защите древесины от гниения. Перечислить виды мероприятий по защите древесины от горения. Виды пороков древесины. Преимущества и недостатки конструкционных пластмасс. Виды конструкционных пластмасс. Расчет элементов деревянных конструкций производится: Как при сборе нагрузок учитывается собственный вес конструкции. Расчетная нагрузка от веса человека с грузом: 1) 10%, 2) 12%, 3) 15% 1) по прочности, 2) по деформациям, 3) по прочности и деформациям. 1) 1.0 кН, 2) 1.2 кН, 3) 1.5 кН. 12 13 14 15 Перечислить названия коэффициентов условий работы mi. Модуль упругости древесины: Лучше всего древесина работает на: Хуже всего древесина работает на: 1) 103 кПа, 2) 104 кПа, 3) 107 кПа 1) растяжение,2) сжатие, 3) изгиб. 1) растяжение, 2) сжатие, 3) изгиб. 10.3 Рекомендуемая литература для самостоятельного изучения отдельных тем (вопросов) Тема (вопрос) для самостоятельного изучения Основная литература Дополнительная литература 1Виды пластмасс и древ. пластиков, применение в строительстве. 2 Физические, механические и технологические свойства древесины и пластмасс. 3 Расчет элементов деревянных и пластмассовых конструкций по предельным состояниям I и II группы. 4 Виды соединений и их классификация, требования к ним. Основные положения расчета. 5 Элементы деревянных конструкций составного сечения на податливых связях. 6 Деревянные балки: цельнодеревянные, балки покрытий, однопролетные прогоны, дощатогвоздевые спаренные прогоны, балки перекрытий, клеедеревянные балки, клеефанерные балки, составные балки. 7 Деревянные арки и рамы. Клеедеревянные арки, сегментные арки без затяжек и с затяжками, узловые соединения арок– опорные и коньковые узлы. 8 Узлы деревянных ферм, узлы клеедеревянных ферм. 9 Деревянные стойки: цельнодеревянные, составные, клеедеревянные, решетчатые. (Постоянного и переменного сечения). 10 Анкерное крепление стойки к фундаменту: жесткое с анкерными столиками, с вклеенными стальными стержнями. Основные системы связей и их расчет 11 Использование жесткости покрытия. Работа плоскостных конструкций при монтаже. 1 Арленинов Д. К. и др. Конструкции из дерева и пластмасс. М.: Изд-во АСВ, 2002. – 280 с. 2 Калугин А. В. Деревянные конструкции. Учебн. пособие. М.: Изд-во АСВ, 2003 – 224 с. 3 Вдовин В.М., Карпов В.Н. «Сборник задач и практические методы их решения по курсу «Конструкции из дерева и пластмасс» . Учебное пособие, М., Изд. АСВ, 2002 4 Журавлев А. А., Вержбовский Г. Б. Пространственные деревянные конструкции: Учебное пособие. - Ростовна-Дону: РГСУ, 2002. – 88 с. 5 Максимов С.В., П.Г. Комохов, В.Б. Зверев «Материалы для конструирования защитных покрытий». Учебное пособие. М.: Изд. АСВ, 2000 1 Маций С.И., Безуглова Е.В. Задание и краткие методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс» для студентов спец. 27.01.02 – ПГС. Краснодар, КубГАУ, 2006. 2 Маций С.И., Безуглова Е.В. Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс». Краснодар, КубГАУ, 2005. 3 Швец С.П. «Методические указания по дисциплине “Конструкции из дерева и пластмасс” для специальности 290300 “ПГС ”: «Расчет одноэтажного здания из деревянных конструкций (без крановых нагрузок)». г. Краснодар, КГАУ, 2001. 4 Маций С.И., Швец С.П. «Методические указания “Расчет конструкций из дерева и пластмасс. Ограждающие конструкции”. Краснодар, КГАУ, 2001. 5 Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу «Конструкции из дерева и пластмасс» для студентов специальности 29.03 - Промышленное и гражданское строительство. Краснодар. КГАУ. 1997. - 35 с. 6 Журнал для выполнения лабораторных работ по курсу «конструкции из дерева и пластмасс» для студентов специальности 29.03.- Промыш- 12 Распорные связи. Купола. Оболочки. Структурные конструкции. ленное и гражданское строительство. Краснодар. КГАУ. 1997. – 27 с. 13 Ремонт и усиление несущих элементов КДиП при реставрации и реконструкции зданий, сооружений и памятников архитектуры. 11 ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ 2 При расчете на растяжение, если ослабления сечений выходят на кромки, то коэффициент условий работы mр равен: Коэффициент продольного изгиба φ зависит от: 3 Гибкость деревянного элемента зависит от: 4 В изгибаемых балках необходимо проверять: 5 7 Как проверяется прочность косоизгибаемых деревянных элементов. В чем физический смысл буквы «д» в формулах расчета сжато-изгибаемых деревянных элементов. Смятие древесины зависит от: 8 Сопротивление древесины смятию: 9 Скалывание древесины происходит: 10 В чем физический смысл определения среднего сопротивления скалыванию. Перечислить 5 основных видов соединений деревянных конструкций. Лобовые врубки работают на: 1 6 11 12 13 В соединениях на растянутых болтах проверяется: 14 Нагельные соединения работают на: 1) 0.6, 2) 0.8, 3) 1.0. 1) породы древесины, 2) прочности древесины, 3) длины элемента. 1) прочности на сжатие, 2) предельного прогиба, 3) условий закрепления. 1) прочность по нормальным напряжениям, 2) прочность по касательным напряжениям, 3) деформативность, 4) прочность и деформативность. 1) влажности древесины и угла между силой и волокнами, 2) сорта древесины и угла между силой и волокнами, 3) сорта древесины и породы древесины. 1) больше вдоль волокон, 2) больше поперек волокон, 3) не зависит от направления силы к волокнам 1) при изгибе и растяжении, 2) при изгибе и в соединениях, 3) при растяжении и отрыве. 1) сжатие и смятие, 2) смятие и скалывание, 3) скалывание и растяжение. 1) растяжение болта, смятие шайбы и скалывание древесины, 2) смятие и скалывание древесины, изгиб болта, 3) растяжение болта, смятие древесины и изгиб шайбы. 1) срез нагеля и смятие древесины, 2) изгиб нагеля, смятие и скалывание древесины, 3) скалывание древесины и растяжение нагеля. 15 Коэффициент Kα зависит от: 16 Длина острия гвоздя, не учитываемая в расчетах: Виды клеевых стыков. Соединения на продольно вклеенных стальных стержнях рассчитываются на: 17 18 19 20 Основные виды деревянных настилов. Расчетное сечение клеефанерного ребристого настила: 1) прочности древесины, а также диаметра болта, 2) диаметра болта, а также угла между усилием и волокнами, 3) прочности, а также угла между усилием и волокнами 1) 1.5 мм, 2) 1.5 dгв,, 3) всегда учитывается. 1) растяжение стержней и скалывание древесины, 2) скалывание и смятие древесины, 3) смятие древесины и изгиб стержней. 1) прямоугольник, 2) двутавр, 3) тавр. 12 ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ (ЗАЧЕТУ) 1 Основные этапы развития конструкций из дерева и пластмасс. 2 Конструкционная древесина. Лесоматериалы. 3Свойства древесины, как конструкционного материала. 4 Гниение и горение древесины. 5 Расчет элементов деревянных конструкций по предельным состояниям. 6 Расчет растянутых деревянных элементов. 7 Расчет сжатых деревянных элементов. 8 Расчет изгибаемых деревянных элементов. 9 Расчет косо-, сжато- и растянуто-изгибаемых элементов. 10 Смятие и скалывание древесины. 11 Соединения на лобовых врубках. 12 Нагельные соединения. 12 Гвоздевые соединения. 13 Соединения на растянутых связях. 14 Соединения деревянных элементов на шпонках, шайбах, МЗП. 15 Соединения на клеях. 16 Настилы. Типы и расчет. 17 Составные балки на податливых связях. 18 Типы клееных балок. Особенности проектирования и расчета. 19 Балки и прогоны. Типы, проектирование и расчет. 20 Клеедеревянные балки. Типы, конструирование, расчет. 21 Клеефанерные балки. Типы, конструирование, расчет. 22 Деревянные колонны. Типы и расчет. 23 Деревянные арки. Конструкции и применение. 24 Деревянные арки. Особенности расчета. 25 Деревянные рамы. Конструкции и применение. 26 Рамы. Особенности расчета. 27 Фермы. Конструкции и узлы. 28 Расчет деревянных ферм. 29 Пространственные деревянные конструкции. 30 Мачты, башни, леса и кружала. 31 Изготовление деревянных конструкций и деталей в строительстве. 32 Эксплуатация деревянных конструкций. 33 Конструкционные пластмассы. Виды, применение. 34 Расчет конструкций с применением пластмасс. Виды и особенности. 35 Усиление деревянных конструкций. 36 Пневматические строительные конструкции. 37 Связи конструкций из дерева. 38 Пространственное крепление деревянных конструкций. 13 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 13.1 Рекомендуемая литература Основная 1 Арленинов Д. К. и др. Конструкции из дерева и пластмасс. М.: Изд-во АСВ, 2002. – 280 с. 2 Калугин А. В. Деревянные конструкции. Учебн. пособие. М.: Изд-во АСВ, 2003 – 224 с. 3 Вдовин В.М., Карпов В.Н. «Сборник задач и практические методы их решения по курсу «Конструкции из дерева и пластмасс» . Учебное пособие, М., Изд. АСВ, 2002 4 Журавлев А. А., Вержбовский Г. Б. Пространственные деревянные конструкции: Учебное пособие. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2002. – 88 с. 5 Максимов С.В., П.Г. Комохов, В.Б. Зверев «Материалы для конструирования защитных покрытий». Учебное пособие. М.: Изд. АСВ, 2000. Дополнительная 1 Карлсен Г. Г. и др.Конструкции из дерева и пластмасс. М. Стройиздат 1985- 543 с. 2 СНиП II -25-80. Деревянные конструкции. Нормы проектирования. М. Стройиздат, 1983- 65с. 3 СНиП 2. 01.07.-85. Нагрузки и воздействия/ Госстрой СССР. - М. ЦИТП Госстроя СССР, 1986. 36 с. 4 Гринь И. М. Проектирование и расчет деревянных конструкций. Справочник. Киев. Будивельник, 1988. - 240 с. 5 Слицкоухов Ю. В. и др. Индустриальные деревянные конструкции. Примеры проектирования. Учебное пособие для вузов. М. Стройиздат, 1991 - 256 с. 6 Улицкая Э. М. и др. Расчет конструкций из дерева и пластмасс. Курсовое и дипломное проектирование. – М.: Высш. шк., 1996. – 159 с. 7 Справочник строителя. Реконструкция промышленных предприятий М.: Стройиздат. 1990, том 1 и 2. 13.2 Средства обеспечения освоения дисциплины 1 Маций С.И., Безуглова Е.В. Задание и краткие методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс» для студентов спец. 27.01.02 – ПГС. Краснодар, КубГАУ, 2006. 2 Маций С.И., Безуглова Е.В. Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс». Краснодар, КубГАУ, 2005. 3 Швец С.П. «Методические указания по дисциплине “Конструкции из дерева и пластмасс” для специальности 290300 “ПГС ”: “Расчет одноэтажного здания из деревянных конструкций (без крановых нагрузок) г. Краснодар, КГАУ, 2001 4 Маций С.И., Швец С.П. «Методические указания “Расчет конструкций из дерева и пластмасс. Ограждающие конструкции”. Краснодар, КГАУ, 2001. 5 Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу «Конструкции из дерева и пластмасс» для студентов специальности 29.03 - Промышленное и гражданское строительство. Краснодар. КГАУ. 1997. - 35 с. 6 Журнал для выполнения лабораторных работ по курсу «конструкции из дерева и пластмасс» для студентов специальности 29.03.- Промышленное и гражданское строительство. Краснодар. КГАУ. 1997. – 27 с. 7 Задание и краткие методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс» для студентов специальности 290300- Промышленное и гражданское строительство. Краснодар. КГАУ.1995. - 26 с. 13.3 Пакеты прикладных программ для проведения лабораторно- практических занятий 1 Программный комплекс «Старк-ЕС» для расчета строительных конструкций зданий и сооружений. 2 Тестовые программы с контрольными вопросами по основным разделам курса в двух компьютерных классах на 15 рабочих мест каждый 3 Прикладная расчетная программа. Обработка результатов ПФЭ. 14 МАТЕРИАЛЬНО - ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 1 Для проведения лабораторно-практических занятий используется специализированная ауд. .№ 5 ГД. и два компьютерных класса (ауд. .№ 317 гд и ауд. №303гд), каждый на 15 рабочих мест с программным комплексом «Старк-ЕС». Компьютер Celeron300/3/2Gb/1/44/32CD. Компьютер PII 350/6ATX/64/4/3Gb/1/44/32. Компьютер Pentium 166 mmx. Компьютер Pentium. Устройство для чтения дискет формата zip Zip drive lome 100Mb. Плоттер НR. Принтер Epson. Принтер НP. Сканер. 2 Для проведения лабораторных работ используется, приборы и испытательное оборудование: силовое поле, испытательный пресс «П-50», система, управляющая и измерительная «СИ-2000», индикаторы часового типа «ИЧ-10», тензометры Гутенбергера, прогибомеры Максимова, микроскоп «МПБ»; образцы образцы узлов деревянных конструкций. 3 Для испытаний неразрушающими методами используются приборы ультразвукового контроля «УК-14ПМ» и «УК-10 ПМ»; электронный измеритель прочности «ИПС-МГ4+», измеритель теплопроводности «ИТП-МГ4 «100». 4 Узлы деревянных ферм из клееных элементов